催化条件下O 2 /NO 2 协同氧化炭黑的实验研究
发布时间：2022-01-22 22:04
首先用微分法（Achar-Brindley-Sharp-Wendworth,ABSW）、阿仑尼乌斯法（Arrhenius）和综合燃烧特性指数S三种方法,对氧化前期（45～350℃）、氧化后期（350～800℃）以及氧化全过程（45～800℃）,NO2气氛对炭黑颗粒氧化特性的影响进行了研究。结果发现:氧化前期过程中,单独NO2气氛下,炭黑的颗粒的活化能随着NO2浓度的增加逐渐降低,S则随着NO2浓度的升高逐渐升高,从0.89×10-7%2min-2℃-3升高到1.96×10-7%2min-2℃-3;当NO2和氧气共同存在时,NO2浓度较低时,对炭黑颗粒的氧化再生具有协同氧化作用,且随着NO2浓度的增加,协同作用先增加后降低,在NO2浓度在20...
【文章来源】：西华大学四川省
【文章页数】：63 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
（a）柴油机颗粒的组成示意图和（b）柴油机颗粒的典型数量分布[27]
催化条件下O2/NO2协同氧化炭黑的实验研究4图1.1（a）柴油机颗粒的组成示意图和（b）柴油机颗粒的典型数量分布[27]Figure1.1(a)schematicdiagramofthecompositionofdieselparticlesand(b)thetypicalnumberdistributionofdieselparticles[27]图1.2炭烟形成过程示意图[29]Figure1.2Schematicdiagramofsootformationprocess[29]1.1.2柴油发动机排放控制柴油发动机的排放污染物成分组成复杂，碳、氧元素含量丰富，考虑到柴油发动机在燃烧过程中的氧气含量充足，因此与传统汽油机相比，该发动机的燃烧较充分，未燃烧完全的碳、氢元素形成的化合物含量较低，故要实现柴油发动机的减排目标，降低NOx和PM是主要研究方向。目前，对柴油机排放污染物的控制主要分为燃烧前控制技术（主要通过改善燃油品质）、缸内燃烧控制技术等技术[30]。由于排放物中的氮氧化物与颗粒物含量近似负相关，只对两者间某一污染物的排量减弱，势必会引起另一排放污染物含量的激增。因此仅仅依靠缸内燃烧控制技术是不能将NOX和PM同时消除的。只有多种处理技术进行有效的结合，才能实现降低柴油发动机排放污染物的净化，为环境保护奠定科学的技术基础[31]。燃烧前控制技术要是通过改善燃油品质,目前应用最多的就是生物柴油、含氧燃料添加剂、乳化燃料等技术。生物柴油是从动、植物自身提取处理而成，此类燃料的提取原材料丰富，富含氧元素，利用此燃料进行燃烧，利于燃烧完全[32]；故此类燃料的燃烧效率高，颗粒着火温度较低，能够有效改变其燃烧特性，从而减少排放物中的颗粒物生成；而乳化燃料是利用物理反应延长燃烧期与延迟期，使燃料与空气充分接触，从而促进燃料的完全燃烧，并以此达到减少排放污染物的目的[33]。
催化条件下O2/NO2协同氧化炭黑的实验研究6间是由多空介质壁面相互隔开，迫使气体从入口通道通过过滤壁流入出口通道[41]。直径较大的颗粒物由于无法通过过滤壁面而被拦截并沉积在通道内，气体则比较容易通过壁面而排出。目前，对颗粒物的捕集机制已经进行了广泛研究，包括扩散沉积、流动拦截、惯性碰撞和重力沉降等原理[42]。图1.4DPF实物图[43]图1.5颗粒捕集器示意图[44]Figure1.4physicalmapofDPF[43]Figure1.5Schematicdiagramoftheparticletrap[44]目前DPF选用的多是陶瓷基、金属基与复合基这样类型的材料。尤其是陶瓷材料的应用最为频繁，该种材料的结构较为特殊，组成元素中包含大量的碳、氧元素，因此能在高温下保持较高的效率，并且拥有一定的强度，因此运用陶瓷材料制成的捕集器具有良好的耐用性，非常适合主动再生，但其缺点在于制备成本较高，且在高温冲击下易开裂等[45]。1.2.2DPF再生方式DPF凭借其主、被动的再生能力被广泛应用于排放颗粒物的净化[46]。其中，借助外部能量使自身温度上升，从而满足颗粒的燃烧氧化需求，实现颗粒物的净化，这种再生能力称为主动再生；而借助燃烧后排放的污染气体本身的温度来满足颗粒物的燃烧氧化，这种再生方式称为被动再生，但考虑到柴油发动机燃烧后排出的尾气温度不高，如果要采用被动再生的方法会较为困难，因此需要利用催化剂来实现颗粒物的燃烧反应，从而实现尾气净化的目的[47]。（1）DPF主动再生现有的DPF主动再生的技术方式较多，常见的再生方式有：喷油(气)助燃、电加热等。喷油(气)助燃主要选用一定的特制装置，当适量的燃油、气进入前部时，让燃油、气进行燃烧反应，从而使内部的环境温度得到适时的升高，当温度达到颗粒物的燃烧需求时，便使得捕集器内的颗粒
【参考文献】：
期刊论文
[1]排放法规与燃油经济性要求对车用发动机技术路线选择的影响研究[J]. 伍赛特. 交通节能与环保. 2019(05)
[2]O2/NO2氛围下颗粒物的氧化催化特性试验[J]. 方嘉,蒋渊,孟忠伟,秦源,李健. 江苏大学学报(自然科学版). 2019(05)
[3]重型柴油汽车国六后处理技术路线介绍[J]. 张秦君,侯飞跃,任喜洋,颉延萌,史智理. 汽车实用技术. 2019(15)
[4]DPF再生及其颗粒物数量浓度排放性能的试验[J]. 孟忠伟,李鉴松,秦源,杜雨恒,蒋渊,方嘉. 内燃机学报. 2019(04)
[5]超级卡车计划及相关技术分析[J]. 姜小燕,张力存,姜苏洋,吴学雷. 车辆与动力技术. 2018(04)
[6]非道路用工程机械尾气净化产品的选择方法及使用要点[J]. 蒋旭东,陈宝强,莫志远. 工程机械与维修. 2018(04)
[7]DPF主动再生过程中缸内远后喷策略对柴油机排放及DOC升温特性的影响[J]. 张鹏超,宋崇林,吴兆阳,吕刚. 内燃机工程. 2018(03)
[8]轻型汽油车国六排放法规解读[J]. 刘少飞,周万全. 时代汽车. 2017(24)
[9]控制机动车尾气污染物排放的措施和方法研究[J]. 张波. 环境与发展. 2017(05)
[10]全国机动车保有量分析——《中国机动车环境管理年报（2017）》第Ⅰ部分[J]. 陈伟程,吉喆,肖寒,王宏丽. 环境保护. 2017(12)
博士论文
[1]柴油机燃用混合燃料及DPF/NTP减排研究[D]. 张宗喜.中国农业大学 2018
[2]柴油机微粒捕集器及其再生技术研究[D]. 王丹.吉林大学 2013
硕士论文
[1]柴油机DPF结构参数优化及再生影响因素分析[D]. 王川中.西南交通大学 2018
[2]柴油机颗粒捕集器再生控制策略设计与试验[D]. 胡沛.重庆大学 2018
[3]车用柴油机选择性催化还原（DOC/POC/SCR）系统的开发研究[D]. 闫安.山东建筑大学 2017
[4]非道路用柴油机国Ⅲ燃烧系统的匹配研究[D]. 胡亮亮.山东大学 2017
[5]柴油机颗粒物捕集器及其再生系统研究[D]. 张轲.西南交通大学 2017
[6]催化型DPF碳烟捕集及连续再生机理研究[D]. 陈伟.吉林大学 2016
[7]基于数据融合技术的城市雾霾检测算法研究[D]. 孟兆佳.沈阳大学 2016
[8]基于低温等离子体协同催化脱除碳烟颗粒的研究[D]. 李香香.浙江大学 2014
[9]选择性催化还原系统的试验和数值模拟研究[D]. 邢丹丹.大连理工大学 2012
[10]柴油机微粒过滤器连续再生的试验研究[D]. 苏庆运.大连理工大学 2001
本文编号：3602982
【文章来源】：西华大学四川省
【文章页数】：63 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
（a）柴油机颗粒的组成示意图和（b）柴油机颗粒的典型数量分布[27]
催化条件下O2/NO2协同氧化炭黑的实验研究4图1.1（a）柴油机颗粒的组成示意图和（b）柴油机颗粒的典型数量分布[27]Figure1.1(a)schematicdiagramofthecompositionofdieselparticlesand(b)thetypicalnumberdistributionofdieselparticles[27]图1.2炭烟形成过程示意图[29]Figure1.2Schematicdiagramofsootformationprocess[29]1.1.2柴油发动机排放控制柴油发动机的排放污染物成分组成复杂，碳、氧元素含量丰富，考虑到柴油发动机在燃烧过程中的氧气含量充足，因此与传统汽油机相比，该发动机的燃烧较充分，未燃烧完全的碳、氢元素形成的化合物含量较低，故要实现柴油发动机的减排目标，降低NOx和PM是主要研究方向。目前，对柴油机排放污染物的控制主要分为燃烧前控制技术（主要通过改善燃油品质）、缸内燃烧控制技术等技术[30]。由于排放物中的氮氧化物与颗粒物含量近似负相关，只对两者间某一污染物的排量减弱，势必会引起另一排放污染物含量的激增。因此仅仅依靠缸内燃烧控制技术是不能将NOX和PM同时消除的。只有多种处理技术进行有效的结合，才能实现降低柴油发动机排放污染物的净化，为环境保护奠定科学的技术基础[31]。燃烧前控制技术要是通过改善燃油品质,目前应用最多的就是生物柴油、含氧燃料添加剂、乳化燃料等技术。生物柴油是从动、植物自身提取处理而成，此类燃料的提取原材料丰富，富含氧元素，利用此燃料进行燃烧，利于燃烧完全[32]；故此类燃料的燃烧效率高，颗粒着火温度较低，能够有效改变其燃烧特性，从而减少排放物中的颗粒物生成；而乳化燃料是利用物理反应延长燃烧期与延迟期，使燃料与空气充分接触，从而促进燃料的完全燃烧，并以此达到减少排放污染物的目的[33]。
催化条件下O2/NO2协同氧化炭黑的实验研究6间是由多空介质壁面相互隔开，迫使气体从入口通道通过过滤壁流入出口通道[41]。直径较大的颗粒物由于无法通过过滤壁面而被拦截并沉积在通道内，气体则比较容易通过壁面而排出。目前，对颗粒物的捕集机制已经进行了广泛研究，包括扩散沉积、流动拦截、惯性碰撞和重力沉降等原理[42]。图1.4DPF实物图[43]图1.5颗粒捕集器示意图[44]Figure1.4physicalmapofDPF[43]Figure1.5Schematicdiagramoftheparticletrap[44]目前DPF选用的多是陶瓷基、金属基与复合基这样类型的材料。尤其是陶瓷材料的应用最为频繁，该种材料的结构较为特殊，组成元素中包含大量的碳、氧元素，因此能在高温下保持较高的效率，并且拥有一定的强度，因此运用陶瓷材料制成的捕集器具有良好的耐用性，非常适合主动再生，但其缺点在于制备成本较高，且在高温冲击下易开裂等[45]。1.2.2DPF再生方式DPF凭借其主、被动的再生能力被广泛应用于排放颗粒物的净化[46]。其中，借助外部能量使自身温度上升，从而满足颗粒的燃烧氧化需求，实现颗粒物的净化，这种再生能力称为主动再生；而借助燃烧后排放的污染气体本身的温度来满足颗粒物的燃烧氧化，这种再生方式称为被动再生，但考虑到柴油发动机燃烧后排出的尾气温度不高，如果要采用被动再生的方法会较为困难，因此需要利用催化剂来实现颗粒物的燃烧反应，从而实现尾气净化的目的[47]。（1）DPF主动再生现有的DPF主动再生的技术方式较多，常见的再生方式有：喷油(气)助燃、电加热等。喷油(气)助燃主要选用一定的特制装置，当适量的燃油、气进入前部时，让燃油、气进行燃烧反应，从而使内部的环境温度得到适时的升高，当温度达到颗粒物的燃烧需求时，便使得捕集器内的颗粒
【参考文献】：
期刊论文
[1]排放法规与燃油经济性要求对车用发动机技术路线选择的影响研究[J]. 伍赛特. 交通节能与环保. 2019(05)
[2]O2/NO2氛围下颗粒物的氧化催化特性试验[J]. 方嘉,蒋渊,孟忠伟,秦源,李健. 江苏大学学报(自然科学版). 2019(05)
[3]重型柴油汽车国六后处理技术路线介绍[J]. 张秦君,侯飞跃,任喜洋,颉延萌,史智理. 汽车实用技术. 2019(15)
[4]DPF再生及其颗粒物数量浓度排放性能的试验[J]. 孟忠伟,李鉴松,秦源,杜雨恒,蒋渊,方嘉. 内燃机学报. 2019(04)
[5]超级卡车计划及相关技术分析[J]. 姜小燕,张力存,姜苏洋,吴学雷. 车辆与动力技术. 2018(04)
[6]非道路用工程机械尾气净化产品的选择方法及使用要点[J]. 蒋旭东,陈宝强,莫志远. 工程机械与维修. 2018(04)
[7]DPF主动再生过程中缸内远后喷策略对柴油机排放及DOC升温特性的影响[J]. 张鹏超,宋崇林,吴兆阳,吕刚. 内燃机工程. 2018(03)
[8]轻型汽油车国六排放法规解读[J]. 刘少飞,周万全. 时代汽车. 2017(24)
[9]控制机动车尾气污染物排放的措施和方法研究[J]. 张波. 环境与发展. 2017(05)
[10]全国机动车保有量分析——《中国机动车环境管理年报（2017）》第Ⅰ部分[J]. 陈伟程,吉喆,肖寒,王宏丽. 环境保护. 2017(12)
博士论文
[1]柴油机燃用混合燃料及DPF/NTP减排研究[D]. 张宗喜.中国农业大学 2018
[2]柴油机微粒捕集器及其再生技术研究[D]. 王丹.吉林大学 2013
硕士论文
[1]柴油机DPF结构参数优化及再生影响因素分析[D]. 王川中.西南交通大学 2018
[2]柴油机颗粒捕集器再生控制策略设计与试验[D]. 胡沛.重庆大学 2018
[3]车用柴油机选择性催化还原（DOC/POC/SCR）系统的开发研究[D]. 闫安.山东建筑大学 2017
[4]非道路用柴油机国Ⅲ燃烧系统的匹配研究[D]. 胡亮亮.山东大学 2017
[5]柴油机颗粒物捕集器及其再生系统研究[D]. 张轲.西南交通大学 2017
[6]催化型DPF碳烟捕集及连续再生机理研究[D]. 陈伟.吉林大学 2016
[7]基于数据融合技术的城市雾霾检测算法研究[D]. 孟兆佳.沈阳大学 2016
[8]基于低温等离子体协同催化脱除碳烟颗粒的研究[D]. 李香香.浙江大学 2014
[9]选择性催化还原系统的试验和数值模拟研究[D]. 邢丹丹.大连理工大学 2012
[10]柴油机微粒过滤器连续再生的试验研究[D]. 苏庆运.大连理工大学 2001
本文编号：3602982
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